怎么解決太陽能蓄電池使用時間過短的問題?

【專家解說】：如鉛酸蓄電池、鉛酸膠體蓄電池、鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰離子電池、鋅空氣電池和燃料電池等，其中鉛酸蓄電池和鉛酸膠體蓄電池均制造成閥控密封式免維護式，以其價格較低而被廣泛采用，但是因其重量、體積都很大，比容小、壽命短，成為電動自行車普及的瓶頸。鎳鎘電池的大電流放電特性和抗過充電特性都很好，但是由于鎳鎘電池的記憶效應和人們對鎘污染的擔心，在電動車的動力源家族中，未能占據(jù)一席之地。鎳氫電池的比容比鉛酸電池大的多，壽命也較長，大電流放電特性也比鉛酸電池好，價格介于鉛酸電池和鋰離子電池之間，受到了大家的關(guān)注。鋰離子電池，聚合物鋰電池的比容壽命都比鎳氫電池好，但由于鋰電池的內(nèi)阻大，放電電流不能很大，36V電池組一般持續(xù)放電的最大電流接近1C，瞬間脈沖最大電流接近1.5C。鎳氫電池、鋰離子電池、聚合物鋰電池的致命缺點是安全問題，在過充電和過放電時，易引起單體電池隔板熔化，導致電池組失效甚至引起爆炸和燃燒。目前各科研部門和生產(chǎn)廠家的技術(shù)人員已經(jīng)研制了電池組管理模塊，較好的處理了串并聯(lián)電池組充放電的均衡管理，使鎳氫電池、鋰電池的安全性得到很大的改善，但是，這些管理模塊還不能對每個單體電池的運行狀態(tài)進行顯示，至少還不能夠?qū)\行不良的單體電池進行告警顯示，顯然還存在著內(nèi)在的安全隱患。也許這個問題很快就能得到解決。鎳氫電池、鋰電池的管理模塊的成本很高，幾乎接近電池成本，這就使得售價居高不下，一組36V的鋰電池的售價幾乎相當于一部簡易款的電動自行車的售價，這對工薪族來說是使人望而卻步。當然隨著銷售量的增大，生產(chǎn)成本會逐漸下降到一個可以接受的水平，那是不算太遙遠的將來的事了。鋅空氣電池和燃料電池的污染小，比容大，比較安全，但是它的推廣需要建立足夠的換電網(wǎng)點，每個網(wǎng)點需要有足夠換用的備用電池，運營成本會增大。二、鉛酸蓄電池的工作原理和維護(一)鉛酸蓄電池、鉛酸膠體蓄電池的工作原因。鉛酸蓄電池的負極是海綿狀的鉛制成，正極是二氧化鉛制成，海綿狀的鉛和二氧化鉛均為活性物質(zhì)，在比重為1.28的硫酸水溶液(電解液)中進行電化學反應。放電反應:Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O充電反應:2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4放電時，海綿狀鉛和二氧化鉛與硫酸反應生成硫酸鉛，這種硫酸鉛的結(jié)構(gòu)疏松，晶體非常細小，電化學活性很高，充電時，在電流作用下能重新生成正極的二氧化鉛和負極的海綿狀鉛?？梢?，在正常狀態(tài)下，這種電化學反應是完全可逆的。放電時生成硫酸鉛的過程亦稱為“鹽化反應”、“硫化反應”，這種硫酸鹽生成后的一段時間內(nèi)活性很強。如果這段時間內(nèi)未充電，未能及時轉(zhuǎn)化為海綿狀鉛和二氧化鉛。隨溫度下降，活性的硫酸鉛會再結(jié)晶成為顆粒較大的晶體。這種白色粗晶粒硫酸鉛導電性能很差，難溶解，充電時也不能再還原成海綿狀鉛和二氧化鉛的，形成了不可逆的鹽化(硫化)，嚴重時，這些結(jié)晶體附著在電板表面，阻擋了電解液與涂層活性物質(zhì)的反應，造成內(nèi)阻增大，電池容量下降，電解液溫度過高，O2、H溢出而失水，電極柵板變形，活性物質(zhì)脫落，單格電池短路或斷路等惡性循環(huán)發(fā)生。(二)日常維護和保養(yǎng)1、不要無初速度狀態(tài)下直接電啟動，上坡時，頂風騎行時，適當加上人力騎行，上述情況下，瞬間電流可達到十幾安培，長時間大電流放電會加重鹽化，會因電池溫度過高形成失水、極板變形、活性物質(zhì)脫落……現(xiàn)象，使電池壽命縮短，騎行中應巧妙利用滑行，盡量減少強行剎車和反復啟動，可以節(jié)約能源和延長蓄電池的使用壽命。2、不要追求過高的時速而剪掉控制器限速器的限速線，不要追求更大的扭矩而選用350W左右的大功率電機，放電電流與‘時速’‘阻力矩’大體上成正比關(guān)系，特別是加速階段，放電電流更會成倍增加，持續(xù)的大電流放電，電化學反應激烈，會引起極板變形，活性物質(zhì)脫落，電解液析氧，析氫逸出造成失水，這些都會縮短電池的使用壽命，甚至造成不可修復的損壞。電摩用的電池，使用壽命一般在3-6個月;大功率電機用的電池，使用壽命一般在6-10個月。3、要及時充電蓄電池放電時就開始了鹽化反應(硫化反應)，及時充電可以將具有活性的硫酸鉛及時轉(zhuǎn)化為活性的海綿狀鉛和二氧化鉛，若放置12小時以上，活性的硫酸鉛就會再次結(jié)晶成為較大晶體顆粒，成為不可逆鹽化(硫化)。如果每次騎行都需要及時充電，使電池處于淺循環(huán)狀態(tài)，會延長電池的使用壽命。4、要定期深放電每月進行1-2次深放電，所謂深放電是指在平坦路面上，正常負荷條件下騎行到第一次欠壓保護的完全放電，或者用放電儀進行完全放電，也就是使每個單個電壓下降到1.75V，然后再完全充電，會使電池容量略有提升。值得注意的兩個問題:①深放電和過度放電只是一步之遙，第一次欠壓保護時，是深放電的標志，(當然控制器的欠壓保護值應當準確定位在每單個電壓為1.75V時)欠壓保護后，蓄電池會有2-3V的回升電壓，切不可用回升電壓再驅(qū)動行使，對電池來講這是過渡放電，對電池的損害是致命的。用放電儀來完全放電應該不存在這樣的問題。②蓄電池廠家生產(chǎn)的蓄電池，很難保證內(nèi)阻的一致性，特別是內(nèi)化成的產(chǎn)品，影響內(nèi)阻的變數(shù)更多，內(nèi)阻的雜散分布更是多見，主要體現(xiàn)在深放電至33V(36V電池組)以下時，有可能出現(xiàn)其中一、二塊電池(每塊電池內(nèi)裝有6個單格電池)的電壓迅速下降到10.5V以下，其余電池可能還維持11V以上放電，電池組的總電壓可能還未達到放電的下限31.5V，此時應立即停止放電，這樣的電池被稱為“落后電池”，繼續(xù)放電時，這個‘落后電池’就會過度放電而損壞，這樣現(xiàn)象在初裝時，并不明顯，所以用戶在使用電池一段時間后最好請有關(guān)部門用放電儀進行一次深放電，觀察每塊電池放電的一致性，如能維修更好，至少要記下其中落后電池放電至10.5V時的總電壓值，這是您這組電池的深放電下限。當然一組電池中出現(xiàn)‘落后電池’，肯定會使電池容量大打折扣，而且充電時，‘落后電池’會最先充滿，而隨其余電池繼續(xù)充電時就會過度充電，放電時，‘落后電池’會最先放電到下限，而隨其余電池繼續(xù)放電時就會過度放電，形成惡性循環(huán)，很快就出現(xiàn)容量迅速衰減的狀況。5、不要隨意更換充電器，按說明書要求正確使用充電器。整車廠的電動自行車出廠時，充電器是與所配置的蓄電池相匹配的。其補充電流、充電最高電壓和轉(zhuǎn)換電流、浮充電壓、浮充電流是規(guī)定好的，其它充電器的參數(shù)都有一定的范圍的差異，很有可能與所配置的蓄電池不匹配，所以不可隨意更換充電器。充電器在強烈震動和顛簸中，會使參數(shù)漂移，通風不良環(huán)境中使用，充電器的溫度可達70℃左右，會使參數(shù)熱漂移，都會影響充電器的正常工作，會對蓄電池造成過充電、欠充電等損害。再有，充電器要有浮充的功能，充電器顯示充滿的指示燈亮時，只表示充入的電量達到總?cè)萘康?7%-99%，應當繼續(xù)進行浮充(涓流)充電2小時，使其徹底充滿。這樣可以抑制電池的鹽化。充電器如果有正脈沖充電功能，可以有效地防止電池的鹽化積累。充電器若有負脈沖充電功能，則可以有效地消除電池的極化積累。6、防止自放電引起自放電的因素很多，如電解液及極板材料有雜質(zhì)，引起局部電池效應自放電，隔板破裂，活性物質(zhì)脫落，蓄電池蓋上有浸潤性灰塵，電解液或水形成回路自放電。我們能做到的是保持蓄電池蓋上的干燥和清潔。冬天從屋外移到屋內(nèi)的蓄電池其表現(xiàn)上會有冷凝水，可擦拭或靜置屋內(nèi)待其蒸發(fā)后再充電。7、不可欠電貯存長期停用的電池，要首先將電池充滿電再存放，并且至少每個月要重新完全充電一次。8、一般的鹽化蓄電池可由專業(yè)商家用修復儀進行干式修復或補液修復。嚴重損壞的蓄電池應由生產(chǎn)廠家處理，這里不再多述其工作原因了。三、鉛酸蓄電池的性能指標1、蓄電池的額定容量按國家標準規(guī)定的電池容量，單位是Ah，是放電電流與完全放電時間的乘積，表達電池儲存電量的多少。以6-DZM-10蓄電池為例:當蓄電池以2小時率放電時(即以5A放電)，放電時間應在120分鐘以上，5A×(120/60)h=10Ah。這相當于在平坦路面上勻速行駛2小時，20km/h×2h=40km，是充電一次的續(xù)行里程。使用過程中，蓄電池的容量會逐漸衰減，續(xù)行里程自然會減少。2、放電循環(huán)壽命蓄電池的初容量的大小，不代表蓄電池的壽命長短，各廠家蓄電池的鉛粉質(zhì)量、鉛膏配制、板柵的材質(zhì)、隔板的選用、電解液的配制，各有不同。有些電池初容量大，壽命短;有些電池初容量小，壽命長;有些電池則兼顧初容量和壽命。有些整車廠單憑幾次2小時率完全放電的結(jié)果，或只憑用電池跑幾次續(xù)行里程的結(jié)果來評價蓄電池的優(yōu)劣是不妥當?shù)?。衡量蓄電池使用壽命的指標?放電循環(huán)壽命。通常測量的方法是電池充滿電后，在放電至總?cè)萘康?0%為一次循環(huán)。此循環(huán)次數(shù)多少，表示電池使用壽命的長短。電動自行車用的蓄電池循環(huán)壽命應不少于350次，低于此值的電池為不合格。3、額定電壓:電動自行車用的蓄電池的單格額定電壓為2V，組成6V、12V、24V、36V、48V的電池組。4、配組合理:配組不當，會在串聯(lián)電池組中出現(xiàn)‘落后電池’。其后果如前所述。